【期末押题预测】期末核心考点 原电池与电解池（含解析）-2024-2025学年高一下学期化学苏教版（2019）
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| 名称 | 【期末押题预测】期末核心考点 原电池与电解池（含解析）-2024-2025学年高一下学期化学苏教版（2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-06-16 09:15:17 | ||
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文档简介
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期末核心考点 原电池与电解池
一．选择题（共15小题）
1．（2024春 徐州期末）碱性锌锰电池的总反应为．Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电池工作时，MnO2发生还原反应
B．电池工作时，OH﹣通过隔膜向负极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023
2．（2024春 铜山区期末）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
3．（2024春 高邮市期末）铅蓄电池放电的反应为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，PbO2发生氧化反应
B．电池工作时，H+通过隔膜向负极移动
C．电池工作时，负极的电极反应方程式为
D．反应中每生成1mol PbSO4，转移电子数为2mol
4．（2021秋 海陵区月考）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用．下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜
D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁
5．（2023秋 天宁区期末）一种微生物电解生产甲烷的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A应与电源的负极相连
B．电极B上的反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O
C．提高温度一定能提高电解反应的速率
D．电解时H+通过质子交换膜移向电极A
6．（2024 江苏模拟）以LiAlCl4为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，该电池放电时Li+嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是（ ）
A．化学能转化为电能
B．电极Al作负极
C．Li+透过离子交换膜从右向左迁移
D．正极的电极反应：
7．（2024春 邗江区期末）为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法不正确的是（ ）
A．阴极反应：2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极方向移动
C．阳极反应：2HCHO﹣2e﹣+2H2O＝2HCOO﹣+4H++H2↑
D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍
8．（2024秋 南京期末）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是（ ）
A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑
B．装置乙中B为负极
C．四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D
D．装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+
9．（2024 海陵区模拟）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该装置工作过程中化学能转化为电能
B．CO2甲烷化的反应式为CO2+8H+﹣8e﹣═CH4+2H2O
C．工作过程中阴极区溶液的pH减小
D．处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4则理论上导线中通过的电子的物质的量为4×104mol
10．（2024春 江苏期末）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B．电极a的电极反应式为
C．当有0.2mol H+通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12L
D．验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu（OH）2，加热，观察现象
11．（2024春 南京期末）我国科学家用图所示装置将CO2转化为甲酸（HCOOH），Bi电极表面的纳米片层结构形成了空腔，可有效抑制OH﹣、H+的扩散。已知：电解效率。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电源的a极流出
B．Pt﹣Ti电极反应为
C．一段时间后，Bi电极表面纳米片层结构内的溶液pH比其他区域低
D．若Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）气体时，生成1.83mol HCOOH，则HCOOH的电解效率为91.5%
12．（2024 南京模拟）镍离子（Ni2+）和钴离子（Co2+）性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：n→N→M→m
B．石墨M电极的电极反应式为Co2++2e﹣＝Co
C．水解离出的OH﹣可以抑制Ⅱ室中的转化反应
D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g
13．（2024春 盐城期末）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．a为电源负极
B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O+10e﹣═12H+
D．若转移1mol电子，可获得标准状况下11.2LH2
14．（2024 江苏二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解池工作时，OH﹣由右室通过隔膜向左室移动
B．M为电解池的阳极
C．N电极上发生的反应：CH3（CH2）7NH2+4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O
D．电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原
15．（2024春 南通期末）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中，H+通过交换膜从右往左迁移
B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度
C．金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH﹣6e﹣═2NH3+6CH3O﹣
D．理论上合成1mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27g
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 姑苏区期末）工业废水中的重金属离子和会导致环境污染危害人体健康，可用以下方法去除。
（1）“还原沉淀法”是处理含和工业废水的一种常用方法，向废水中加入Na2SO3或Fe等还原剂可将Cr（Ⅵ）还原为低毒性Cr3+，再调节溶液pH使Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀除去。
①酸性废水中Na2SO3将Cr（Ⅵ）还原为Cr3+的离子方程式为 。
②其他条件相同，在不改变所加铁屑总量的情况下，加入烟道灰（细小的活性炭），可增大Cr（Ⅵ）的去除率，其原因是 。
③为提高铁炭混合物处理效果常通入少量空气，反应过程中废水pH随时间变化如图所示。反应进行15min后溶液pH缓慢下降的原因可能是 。
（2）利用微生物电化学法可有效处理含有机物和Cr（Ⅵ）的酸性废水，其工作原理如图所示。
①若甲池废水中的有机物是C6H12O6，产生0.6mol CO2时，理论上乙池中H+的物质的量减少 。
②温度常控制在30℃左右，温度过高，Cr（Ⅵ）的去除率低的原因是 。
17．（2024 金坛区二模）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，利用萨巴落尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①右侧流程中，化合价发生改变的元素有 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g）ΔH＝+44kJ mol﹣1，则：CO2+4H2CH4+2H2O ΔH＝ 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）如图所示。（法拉第效率：FE%
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 。
（4）ZnO有棒状ZnO（r﹣ZnO）、片状ZnO（p﹣ZnO）两种。均可用作CO2选择性加氢转化为CH3OH的催化剂。在ZnO催化剂存在F2将CO2与H2混合，同时发生以下两个反应：
反应ⅠCO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣53.7kJ/mol
反应ⅡCO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ/mol
控制一定的CO2和H2初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据（其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比）
已知：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝32kJ mol﹣1，r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝54kJ mol﹣1。
①在280﹣320℃范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，CH3OH与CO的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 ；
②在280﹣320℃范围内，比较图a和图b两种ZnO催化剂催化CO2加氢性能，说明在CO2加氢合成甲醇时优先选用p﹣ZnO催化剂的原因： 。
18．（2024 江苏二模）焦磷酸铜盐、柠檬酸铜盐是工业常用的铜电镀液。
（1）以酸性CuSO4溶液作电镀液时，镀铜效果不佳。原因：①溶液中的和电解过程中产生的少量Cu+影响镀层光亮度；② 。
（2）控制铜电镀液pH在8～8.5之间，采用电解法可得到均匀光亮的铜镀层。
①配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生如下转化：CuSO4（aq）Cu2P2O7（s）K6[Cu（P2O7）2]（aq）
具体操作：向含0.1mol CuSO4的溶液中加入含 mol K4P2O7溶液，过滤， ，再加入计算量的K4P2O7至沉淀溶解。
②上述配制的K6[Cu（P2O7）2]溶液中可能会存在少量Cu+。需向溶液中加入H2O2充分反应，再加入柠檬酸晶体。加入柠檬酸晶体的目的是 。
（3）在塑料件上镀铜时需要首先对塑料件进行预处理，使其表面覆盖一层铜膜。涉及反应：HCHO+Cu（OH）2+OH﹣＝HCOO﹣+Cu+2H2O。补充完整在塑料件上镀铜的实验方案：向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液， ，将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片 ，通电一段时间。（实验中须使用的试剂和设备：NaOH溶液、HCHO溶液，K6[Cu（P2O7）2]溶液、Cu片；如图所示电解池）
19．（2024 江苏模拟）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：，利用萨巴蒂尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①上述流程中，化合价发生改变的元素有 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，则： ΔH＝ 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
①用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 。
②向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时混合气体中含碳物质（CH4、CO2、CO）的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）
如图所示。（法拉第效率：）
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 。
20．（2024 高邮市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
（1）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意如图﹣1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图﹣2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
（2）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式： 。
（3）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图﹣3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图﹣4所示。
①X为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 。
期末核心考点 原电池与电解池
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2024春 徐州期末）碱性锌锰电池的总反应为．Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电池工作时，MnO2发生还原反应
B．电池工作时，OH﹣通过隔膜向负极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，Zn发生失电子的反应生成ZnO、为负极，MnO2发生得电子的还原反应生成MnOOH、为正极，负极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝ZnO+H2O，正极反应式为MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣，放电时阴离子移向负极，阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．电池工作时，MnO2发生得电子的还原反应生成MnOOH，故A正确；
B．放电时阴离子移向负极，即OH﹣通过隔膜向负极移动，故B正确；
C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；
D．正极反应式为MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣，则每生成1mol MnOOH，转移电子1mol，电子数目为6.02×1023，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查原电池工作原理，侧重分析判断能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
2．（2024春 铜山区期末）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O，据此分析解题。
【解答】解：由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O；
A．电池放电时，阳离子移向正极，由分析可知，Pb为负极，PbO2为正极，故H+移向PbO2极移动，故A正确；
B．由分析可知，放电时，负极电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，故负电极质量增大，故B错误；
C．电池工作时，PbO2作正极，得电子发生还原反应，故C错误；
D．由PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O可知，每生成2mol PbSO4，转移2mol电子，故每生成1mol PbSO4，转移电子数为6.02×1023，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
3．（2024春 高邮市期末）铅蓄电池放电的反应为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，PbO2发生氧化反应
B．电池工作时，H+通过隔膜向负极移动
C．电池工作时，负极的电极反应方程式为
D．反应中每生成1mol PbSO4，转移电子数为2mol
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】铅蓄电池工作时，负极上Pb发生失电子的氧化反应生成PbSO4，负极反应式为Pb﹣2e﹣PbSO4，正极上PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4，正极反应式为PbO22e﹣+4H+═PbSO4+2H2O，原电池工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极，据此解答解答。
【解答】解：A．电池工作时，PbO2发生还原反应生成PbSO4，故A错误；
B．电池工作时，H+通过隔膜向正极移动，阴离子移向负极，故B错误；
C．电池工作时，负极反应式为Pb﹣2e﹣PbSO4，故C正确；
D．总反应为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，转移电子2e﹣，即每生成1mol PbSO4，转移电子数为1mol，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了铅蓄电池工作原理，侧重考查学生的分析能力和灵活运用能力，把握原电池的工作原理及电极反应式是解答关键，题目难度不大。
4．（2021秋 海陵区月考）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用．下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜
D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁
【专题】电化学专题．
【分析】A、依据电源正负极确定电解池中x为阳极，氯碱工业电解的是饱和食盐水，溶液中氯离子失电子；
B、电解精炼铜溶液中铜离子浓度减少；
C、铁片上镀铜时阴极为铁片；
D、金属镁是电解熔融的氯化镁制得的．
【解答】解：A、氯碱工业中，X电极连接电源正极，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故A错误；
B、电解精炼铜时，粗铜做阳极含有铁、锌、镍等活泼金属，精铜做阴极，电解过程中电子守恒，溶液中的铜离子浓度减少，故B错误；
C、在铁片上镀铜时，铁片做阴极为Y电极，铜做阳极为X电极，故C错误；
D、金属镁是电解熔融的氯化镁，镁阴极得到电子析出，水溶液中镁离子不放电，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了氯碱工业，电解精炼铜，电镀铜，冶炼镁等几种工业制备的原理应用，熟练掌握电解原理是解题关键．
5．（2023秋 天宁区期末）一种微生物电解生产甲烷的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A应与电源的负极相连
B．电极B上的反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O
C．提高温度一定能提高电解反应的速率
D．电解时H+通过质子交换膜移向电极A
【专题】电化学专题．
【分析】A．电极A上，C6H12O6生成CO2，C元素化合价升高，失去电子，电极A为阳极；
B．由图可知，电极B上CO2得电子生成CH4；
C．温度过高，微生物会变形死亡；
D．电解池中阳离子移向阴极。
【解答】解：A．电极A上，C6H12O6生成CO2，C元素化合价升高，失去电子，电极A为阳极，与电源正极相连，故A错误；
B．由图可知，电极B上CO2得电子生成CH4，电极反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O，故B正确；
C．温度过高，微生物会变形死亡，不会提高电解反应的速率，故C错误；
D．电解池中阳离子移向阴极，故电解时H+通过质子交换膜移向电极B，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电解原理应用，关键是理解电解池工作原理，正确判断电极，正确书写电极反应式，题目侧重考查学生观察能力、分析能力、综合运用知识的能力，题目难度中等。
6．（2024 江苏模拟）以LiAlCl4为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，该电池放电时Li+嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是（ ）
A．化学能转化为电能
B．电极Al作负极
C．Li+透过离子交换膜从右向左迁移
D．正极的电极反应：
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】结合题意，铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合形成Al2，同时锂离子向左移动，嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极，以此解题。
【解答】解：结合题意，铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合形成Al2，同时锂离子向左移动，嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极；
A．该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，故A正确；
B．由分析可知，电极Al作负极，故B正确；
C．由分析可知，Li+透过离子交换膜从右向左迁移，故C正确；
D．正极发生还原反应，电极反应为：，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
7．（2024春 邗江区期末）为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法不正确的是（ ）
A．阴极反应：2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极方向移动
C．阳极反应：2HCHO﹣2e﹣+2H2O＝2HCOO﹣+4H++H2↑
D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，b极碳元素化合价升高失电子，故b极为阳极，电极反应式为2HCHO﹣2e﹣+4OH﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O，a极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，据此作答。
【解答】解：A．a极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，故A正确；
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极（阳极）方向移动，故B正确；
C．b极为阳极，电极反应式为2HCHO﹣2e﹣+4OH﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O，故C错误；
D．用该方法转移2mol电子生成2mol氢气，传统电解水转移2mol电子生成1mol氢气，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电解原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断阴阳极是解题的关键。
8．（2024秋 南京期末）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是（ ）
A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑
B．装置乙中B为负极
C．四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D
D．装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+
【专题】电化学专题．
【分析】A．电极A为正极，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气；
B．B的质量增加，则装置乙中正极铜离子得电子生成铜；
C．原电池中一般负极比正极活泼；
D．二价金属A不断溶解，则装置甲中A为负极。
【解答】解：A．电极A为正极，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气，电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑，故A正确；
B．B的质量增加，则装置乙中B为正极，铜离子得电子生成铜，其电极反应式是Cu2++2e﹣═Cu，故B错误；
C．装置甲中A为正极，则金属活动性：B＞A，装置乙中B为正极，则金属活动性：C＞B，装置丙中A为负极，则金属活动性：A＞D，故四种金属活动性由强到弱的顺序是C＞B＞A＞D，故C正确；
D．二价金属A不断溶解，则装置甲中A为负极，装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+，故D正确；
故选：B。
【点评】本题考查原电池，侧重考查学生原电池原理的掌握情况，试题难度中等。
9．（2024 海陵区模拟）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该装置工作过程中化学能转化为电能
B．CO2甲烷化的反应式为CO2+8H+﹣8e﹣═CH4+2H2O
C．工作过程中阴极区溶液的pH减小
D．处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4则理论上导线中通过的电子的物质的量为4×104mol
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】该装置为电解池，由图可知，右侧电极上CO2得电子生成CH4，左侧电极上有机物发生失电子的氧化反应生成CO2，则右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，若有机物为（CH2O）n，阳极反应式为（CH2O）n﹣4ne﹣+nH2O＝nCO2+4H+，据此分析解答。
【解答】解：A．该装置为电解池，将电能转化为化学能，故A错误；
B．右侧电极上CO2得电子生成CH4，CO2甲烷化的反应式为CO2+8H++8e﹣═CH4+2H2O，故B错误；
C．阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，则工作过程中阴极区溶液的pH增大，故C错误；
D．阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，转移电子n（e﹣）＝8n（CH4）＝84×104mol，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查电解原理的应用，侧重分析判断能力和运用能力考查，把握电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
10．（2024春 江苏期末）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B．电极a的电极反应式为
C．当有0.2mol H+通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12L
D．验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu（OH）2，加热，观察现象
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图，氧气得到电子发生还原反应：，则b为正极，乙烯失去电子发生氧化反应：，a为负极；
【解答】解：A．放电时，电子由负极a经过外电路流向正极b，故A错误；
B．a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：，故B正确；
C．没有说明是否是标况条件，不确定消耗氧气的体积，故C错误；
D．乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量NaOH调节溶液为碱性，然后再加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，观察现象，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
11．（2024春 南京期末）我国科学家用图所示装置将CO2转化为甲酸（HCOOH），Bi电极表面的纳米片层结构形成了空腔，可有效抑制OH﹣、H+的扩散。已知：电解效率。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电源的a极流出
B．Pt﹣Ti电极反应为
C．一段时间后，Bi电极表面纳米片层结构内的溶液pH比其他区域低
D．若Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）气体时，生成1.83mol HCOOH，则HCOOH的电解效率为91.5%
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】右侧Bi电极上，CO2得电子转化为HCOOH，故右侧为阴极，b为电源负极，则a为电源正极，左侧Pt﹣Ti电极为阳极，溶液是硫酸溶液，阳极H2O失电子生成O2，据此进行解答。
【解答】解：A．b为电源负极，电子从电源负极b流出，故A错误；
B．左侧Pt﹣Ti电极为阳极，溶液是硫酸溶液，阳极H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，故B错误；
C．Bi电极上，CO2得电子转化为HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e﹣＝HCOOH，消耗氢离子，纳米片层结构内溶液pH会偏高，故C错误；
D．Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）O2时，即1mol O2，转移电子4mol，可生成HCOOH为2mol，实际生成1.83mol HCOOH，故电解效率为91.5%，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查新型充放电电池的工作原理，为高频考点，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，题目难度中等。
12．（2024 南京模拟）镍离子（Ni2+）和钴离子（Co2+）性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：n→N→M→m
B．石墨M电极的电极反应式为Co2++2e﹣＝Co
C．水解离出的OH﹣可以抑制Ⅱ室中的转化反应
D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】该装置为电解池，氢离子向右移动，则N为阴极，n为负极，M为阳极，m为正极，以此解题。
【解答】解：A．根据双极膜中水解离生成的H+、OH﹣的迁移方向，可以判断石墨M是阳极、石墨N是阴极，电流方向：m→M→N→n，故A错误；
B．该装置为电解池，氢离子向右移动，则N为阴极，n为负极，M为阳极，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故B错误；
C．Ⅱ室中发生转化：Ni2++2CH3COCH2COCH3 Ni（CH3COCHCOCH3）2+2H+，水解离出的OH﹣与H+反应，促进Ni2+的转化，故C错误；
D．导线中流过1mol电子，Ⅰ室移入Ⅱ室Ni2+和Co2+总物质的量为0.5mol，同时有0.5mol氯气生成，镍、钴的相对原子质量都近似为59，Ⅰ室质量约减少65g，Ⅲ室中阴极反应消耗的H+由水解离出的H+等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为65g，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
13．（2024春 盐城期末）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．a为电源负极
B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O+10e﹣═12H+
D．若转移1mol电子，可获得标准状况下11.2LH2
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．左边电极N2失去电子变为，则该电极为阳极，a为电源正极；
B．阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣，因此电解一段时间后，阴极区溶液pH升高；
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O﹣10e﹣═12H+；
D．由阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣可知，若转移1mol电子，可获得标准状况下0.5mol H2。
【解答】解：A．左边电极N2失去电子变为，则该电极为阳极，a为电源正极，故A错误；
B．阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣，因此电解一段时间后，阴极区溶液pH升高，故B错误；
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O﹣10e﹣═12H+，故C错误；
D．由阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣可知，若转移1mol电子，可获得标准状况下0.5mol H2，体积为11.2L，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
14．（2024 江苏二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解池工作时，OH﹣由右室通过隔膜向左室移动
B．M为电解池的阳极
C．N电极上发生的反应：CH3（CH2）7NH2+4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O
D．电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图可知，该装置为电解池，M电极上CO2发生得电子的还原反应生成HCOO﹣，N电极上CH3（CH2）7NH2发生失电子的氧化反应生成CH3（CH2）6CN，则M电极为阴极，N电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e﹣+H2O＝HCOO﹣+OH﹣，阳极反应式为CH3（CH2）7NH2﹣4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，M电极为阴极，N电极为阳极，则电解池工作时，OH﹣由左室通过隔膜向右室移动，故A错误；
B．M电极为阴极，N电极为阳极，故B错误；
C．N电极为阳极，阳极反应式为CH3（CH2）7NH2﹣4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O，故C错误；
D．阴极反应式为CO2+2e﹣+H2O＝HCOO﹣+OH﹣，则电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查电解原理的应用，侧重分析判断能力和运用能力考查，把握电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
15．（2024春 南通期末）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中，H+通过交换膜从右往左迁移
B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度
C．金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH﹣6e﹣═2NH3+6CH3O﹣
D．理论上合成1mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27g
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，该装置为电解池，金催化电极上N2被还原为NH3，发生还原反应，则金催化电极为阴极，电极反应式为：N2+6CH3OH+6e﹣═2NH3+6CH3O﹣，惰性电极为阳极，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，据此分析。
【解答】解：A．由分析知，金催化电极为阴极，阳离子移向阴极，电解过程中，H+通过交换膜从左往右迁移，故A错误；
B．LiCF3SO3为电解质溶液，没有参与反应，主要作用均为增强溶液导电性，故B错误；
C．由分析知，金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH+6e﹣═2NH3+6CH3O﹣，故C错误；
D．理论上合成1mol NH3，转移3mol电子，左室Na2SO4溶液减少mol水，其质量为27g，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 姑苏区期末）工业废水中的重金属离子和会导致环境污染危害人体健康，可用以下方法去除。
（1）“还原沉淀法”是处理含和工业废水的一种常用方法，向废水中加入Na2SO3或Fe等还原剂可将Cr（Ⅵ）还原为低毒性Cr3+，再调节溶液pH使Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀除去。
①酸性废水中Na2SO3将Cr（Ⅵ）还原为Cr3+的离子方程式为 。
②其他条件相同，在不改变所加铁屑总量的情况下，加入烟道灰（细小的活性炭），可增大Cr（Ⅵ）的去除率，其原因是 烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率 。
③为提高铁炭混合物处理效果常通入少量空气，反应过程中废水pH随时间变化如图所示。反应进行15min后溶液pH缓慢下降的原因可能是 溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降 。
（2）利用微生物电化学法可有效处理含有机物和Cr（Ⅵ）的酸性废水，其工作原理如图所示。
①若甲池废水中的有机物是C6H12O6，产生0.6mol CO2时，理论上乙池中H+的物质的量减少 5.6mol 。
②温度常控制在30℃左右，温度过高，Cr（Ⅵ）的去除率低的原因是 温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢 。
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】（1）①酸性条件下，具有强氧化性，具有还原性，将氧化为，自身被还原为Cr3+；
②烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率；
③反应进行15min后，溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+；
（2）①甲池中C6H12O6转化为CO2，C元素化合价从0价升高到+4价，产生0.6mol CO2时，转移电子0.6mol×4＝2.4mol。乙池中转化为Cr3+，Cr元素化合价从+6价降低到+3价；
②乙池电极反应为，消耗H+的物质的量为0.4mol×14＝5.6mol；温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢。
【解答】解：（1）①酸性条件下，具有强氧化性，具有还原性，将氧化为，自身被还原为Cr3+，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：，
故答案为：；
②烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率；，
故答案为：烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率；
③反应进行15min后，溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降，
故答案为：溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降；
（2）①甲池中C6H12O6转化为CO2，C元素化合价从0价升高到+4价，产生0.6mol CO2时，转移电子0.6mol×4＝2.4mol。乙池中转化为Cr3+，Cr元素化合价从+6价降低到+3价，根据得失电子守恒，消耗的物质的量为，
故答案为：5.6mol；
②乙池电极反应为，消耗H+的物质的量为0.4mol×14＝5.6mol；温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢，导致Cr（Ⅵ）去除率低，
故答案为：温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
17．（2024 金坛区二模）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，利用萨巴落尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①右侧流程中，化合价发生改变的元素有 C、H、O 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g）ΔH＝+44kJ mol﹣1，则：CO2+4H2CH4+2H2O ΔH＝ ﹣164.9kJ/mol 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）如图所示。（法拉第效率：FE%
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低 。
（4）ZnO有棒状ZnO（r﹣ZnO）、片状ZnO（p﹣ZnO）两种。均可用作CO2选择性加氢转化为CH3OH的催化剂。在ZnO催化剂存在F2将CO2与H2混合，同时发生以下两个反应：
反应ⅠCO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣53.7kJ/mol
反应ⅡCO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ/mol
控制一定的CO2和H2初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据（其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比）
已知：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝32kJ mol﹣1，r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝54kJ mol﹣1。
①在280﹣320℃范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，CH3OH与CO的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低 ；
②在280﹣320℃范围内，比较图a和图b两种ZnO催化剂催化CO2加氢性能，说明在CO2加氢合成甲醇时优先选用p﹣ZnO催化剂的原因： p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快 。
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】（1）根据化学反应中元素化合价的变化，发生的主要反应为CO2+4H2CH4+2H2O和2H2O2H2↑+O2↑，进行分析；
（2）根据燃烧热和盖斯定律计算反应的焓变；
（3）根据电解过程中电极反应，阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和和法拉第效率的定义进行分析；
（4）根据催化剂的活性和反应的热力学性质进行分析。
【解答】解：（1）①在上述流程中，发生的主要反应为CO2+4H2CH4+2H2O和2H2O2H2↑+O2↑，故化合价发生改变的元素有C、H、O，
故答案为：C、H、O；
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，则反应为H2（g）O2（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣285.8kJ/mol，反应Ⅱ为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol，令反应Ⅲ为H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，由反应Ⅰ×4﹣反应Ⅱ+反应Ⅲ×3得CO2+4H2CH4+2H2O，ΔH＝2×（﹣285.8kJ/mol）﹣（﹣890.3kJ/mol）+2×44kJ/mol＝﹣164.9kJ/mol，
故答案为：﹣164.9kJ/mol；
（2）由图知，催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应，所以若用D2代替H2，生成的水中含有H2O、D2O、HDO，
故答案为：催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应；
（3）①由图知，当电解电压为U5时，N2和法拉第效率各为49%，两者的物质的量之比为1：1，则阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和的电极反应式为3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O，
故答案为：3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O；
②由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低，
故答案为：由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低；
（4）①生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低，
故答案为：生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低
②催化剂只影响速率而不能改变平衡，图中数据不是达到平衡后测得的数据，而是反应相同时间测得的数据，p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快，因此选用p﹣ZnO催化剂使反应Ⅰ速率快，在相同时间内生成的甲醇多，
故答案为：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快。
【点评】本题主要考查了化学反应中元素化合价的变化、燃烧热和盖斯定律的应用、电解过程中电极反应的理解以及催化剂的活性对反应的影响。完成此题，需要从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。通过理解这些知识点，可以更好地掌握化学反应的基本原理和催化剂的作用。
18．（2024 江苏二模）焦磷酸铜盐、柠檬酸铜盐是工业常用的铜电镀液。
（1）以酸性CuSO4溶液作电镀液时，镀铜效果不佳。原因：①溶液中的和电解过程中产生的少量Cu+影响镀层光亮度；② 酸性过强，使H+和Cu2+在阴极竞争放电生成氢气，不利于铜在镀件表面析出 。
（2）控制铜电镀液pH在8～8.5之间，采用电解法可得到均匀光亮的铜镀层。
①配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生如下转化：CuSO4（aq）Cu2P2O7（s）K6[Cu（P2O7）2]（aq）
具体操作：向含0.1mol CuSO4的溶液中加入含 0.05 mol K4P2O7溶液，过滤， 用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀 ，再加入计算量的K4P2O7至沉淀溶解。
②上述配制的K6[Cu（P2O7）2]溶液中可能会存在少量Cu+。需向溶液中加入H2O2充分反应，再加入柠檬酸晶体。加入柠檬酸晶体的目的是 调节电镀液的pH；将氧化生成的Cu2+转化为柠檬酸铜盐 。
（3）在塑料件上镀铜时需要首先对塑料件进行预处理，使其表面覆盖一层铜膜。涉及反应：HCHO+Cu（OH）2+OH﹣＝HCOO﹣+Cu+2H2O。补充完整在塑料件上镀铜的实验方案：向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液， 边搅拌边加入NaOH溶液至过量，再加入一定量的甲醛溶液，充分反应 ，将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片 与图示电解池中Y极相连，将铜片与X极相连，加入K6[Cu（P2O7）2] ，通电一段时间。（实验中须使用的试剂和设备：NaOH溶液、HCHO溶液，K6[Cu（P2O7）2]溶液、Cu片；如图所示电解池）
【分析】（1）酸性过强，会使H+在阴极与Cu2+竞争电子，从而降低铜的沉积速率；
（2）①根据配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生的转化关系作答；
②柠檬酸晶体可与金属离子（如Cu2+）形成更稳定的配合物，同时，柠檬酸也可起到调节溶液pH的作用，有利于K6[Cu（P2O7）2]的稳定存在；
（3）HCHO与Cu（OH）2在碱性条件下反应，使塑料片表面覆盖一层铜膜；电镀时，待镀塑料片作阴极，以Cu片作为阳极，从而实现塑料件上镀铜。
【解答】解：（1）酸性过强，即pH值过低，会使H+在阴极放电的可能性增加，与Cu2+竞争电子，从而降低铜的沉积速率，并且可能导致镀层疏松、多孔，
故答案为：酸性过强，使H+和Cu2+在阴极竞争放电生成氢气，不利于铜在镀件表面析出；
（2）①根据配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生的转化知，2CuSO4+K4P2O7＝Cu2P2O7↓+K2SO4，然后Cu2P2O7与过量的K4P2O7反应生成K6[Cu（P2O7）2]，根据第一个反应方程式知，CuSO4为0.1mol 时，K4P2O7为0.05mol，恰好生成Cu2P2O7沉淀，用蒸馏水洗涤，当最后一次洗涤液中无硫酸根时，则洗涤干净，即用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀，则洗涤干净，
故答案为：0.05；用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀；
②加入柠檬酸晶体的是其与溶液中的金属离子（如Cu2+）形成稳定的配合物，从而起到掩蔽金属离子的作用，防止金属离子对溶液中其他成分或后续反应产生干扰。同时，柠檬酸也可起到调节溶液pH的作用，使溶液处于一个相对稳定的酸碱环境，有利于K6[Cu（P2O7）2]的稳定存在，防止其发生水解等副反应，
故答案为：调节电镀液的pH；将氧化生成的Cu2+转化为柠檬酸铜盐；
（3）向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液，再加入过量的NaOH溶液，搅拌均匀，然后逐滴加入HCHO溶液，反应一段时间。这一步是利用CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成Cu（OH）2，HCHO与Cu（OH）2在碱性条件下反应，使塑料片表面覆盖一层铜膜；将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片放入电解池中作为阴极，以Cu片作为阳极，加入K6[Cu（P2O7）2]溶液作为电解液，通电一段时间，这样在电解作用下，溶液中的铜离子在阴极（塑料片）上得到电子析出铜，实现塑料件上镀铜，
故答案为：边搅拌边加入NaOH溶液至过量，再加入一定量的甲醛溶液，充分反应；与图示电解池中Y极相连，将铜片与X极相连，加入K6[Cu（P2O7）2]。
【点评】考查了电解池原理、配合物知识、实验操作与方案设计、氧化还原反应，是常考考点，难度中等。
19．（2024 江苏模拟）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：，利用萨巴蒂尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①上述流程中，化合价发生改变的元素有 C、H、O 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，则： ΔH＝ ﹣164.9kJ mol﹣1 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
①用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 历程中反应是可逆反应 。
②向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时混合气体中含碳物质（CH4、CO2、CO）的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）
如图所示。（法拉第效率：）
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子 。
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由流程图知，宇航员呼出CO2气体，将CO2气体进行富集，在萨巴蒂尔反应器中发生反应，再将生成的H2O进行电解，得到氢气和氧气，氢气回到萨巴蒂尔反应器中循环使用，氧气则供给宇航员进行呼吸，据此回答。
【解答】解：（1）①在上述流程中，发生的主要反应为和，故化合价发生改变的元素有C、H、O，
故答案为：C、H、O；
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，则反应I为，反应为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol，令反应为H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，由反应I×4﹣反应+反应×3得，ΔH＝2×（﹣285.8kJ/mol）﹣（﹣890.3kJ/mol）+2×44kJ/mol＝﹣164.9kJ/mol，
故答案为：﹣164.9kJ mol﹣1；
（2）①由图知，由于历程中反应是可逆反应，故若用D2代替H2，生成的水中含有H2O、D2O、HDO，
故答案为：历程中反应是可逆反应；
②由（1）知主反应的ΔH＜0，由题知，副反应的ΔH＞0，则温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大，故温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大，
故答案为：温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大；
（3）①由图知，当电解电压为U5时，N2和法拉第效率各为49%，两者的物质的量之比为1：1，则阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和的电极反应式为，
故答案为：；
②由于电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低，
故答案为：电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
20．（2024 高邮市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
（1）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意如图﹣1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图﹣2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 2.8 mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料 。
（2）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式： 3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣ 。
（3）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图﹣3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图﹣4所示。
①X为 H++e﹣ 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性 。
【专题】电化学专题．
【分析】电解前需要向电解质溶液中持续通入过量二氧化碳的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率，控制电压为0.8v，产生0.2mol氢气和0.2mol乙醇，根据电极反应方程式进行计算和配平，以此做题。
【解答】解：（1）①电解前需要向电解质溶液中持续通入过量二氧化碳的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率，
故答案为：使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率；
②控制电压为0.8v，产生0.2mol氢气和0.2mol乙醇，根据电极反应2H++2e﹣＝H2↑，2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O，因此电解时转移电子的物质的量为0.4+2.4＝2.8mol，
故答案为：2.8；
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料，
故答案为：为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料；
（2）Cu2O还原HAuCl4的离子方程式为：3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣；
故答案为：3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣；
（3）①从过程分析，两步都与X反应，反应上两个氢原子，因此X为氢离子和一个电子，Y的结构如图：
故答案为：H++e﹣；
②图4可以得到，与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性；
故答案为：加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，综合性强，难度较大。
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期末核心考点 原电池与电解池
一．选择题（共15小题）
1．（2024春 徐州期末）碱性锌锰电池的总反应为．Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电池工作时，MnO2发生还原反应
B．电池工作时，OH﹣通过隔膜向负极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023
2．（2024春 铜山区期末）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
3．（2024春 高邮市期末）铅蓄电池放电的反应为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，PbO2发生氧化反应
B．电池工作时，H+通过隔膜向负极移动
C．电池工作时，负极的电极反应方程式为
D．反应中每生成1mol PbSO4，转移电子数为2mol
4．（2021秋 海陵区月考）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用．下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜
D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁
5．（2023秋 天宁区期末）一种微生物电解生产甲烷的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A应与电源的负极相连
B．电极B上的反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O
C．提高温度一定能提高电解反应的速率
D．电解时H+通过质子交换膜移向电极A
6．（2024 江苏模拟）以LiAlCl4为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，该电池放电时Li+嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是（ ）
A．化学能转化为电能
B．电极Al作负极
C．Li+透过离子交换膜从右向左迁移
D．正极的电极反应：
7．（2024春 邗江区期末）为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法不正确的是（ ）
A．阴极反应：2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极方向移动
C．阳极反应：2HCHO﹣2e﹣+2H2O＝2HCOO﹣+4H++H2↑
D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍
8．（2024秋 南京期末）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是（ ）
A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑
B．装置乙中B为负极
C．四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D
D．装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+
9．（2024 海陵区模拟）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该装置工作过程中化学能转化为电能
B．CO2甲烷化的反应式为CO2+8H+﹣8e﹣═CH4+2H2O
C．工作过程中阴极区溶液的pH减小
D．处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4则理论上导线中通过的电子的物质的量为4×104mol
10．（2024春 江苏期末）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B．电极a的电极反应式为
C．当有0.2mol H+通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12L
D．验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu（OH）2，加热，观察现象
11．（2024春 南京期末）我国科学家用图所示装置将CO2转化为甲酸（HCOOH），Bi电极表面的纳米片层结构形成了空腔，可有效抑制OH﹣、H+的扩散。已知：电解效率。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电源的a极流出
B．Pt﹣Ti电极反应为
C．一段时间后，Bi电极表面纳米片层结构内的溶液pH比其他区域低
D．若Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）气体时，生成1.83mol HCOOH，则HCOOH的电解效率为91.5%
12．（2024 南京模拟）镍离子（Ni2+）和钴离子（Co2+）性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：n→N→M→m
B．石墨M电极的电极反应式为Co2++2e﹣＝Co
C．水解离出的OH﹣可以抑制Ⅱ室中的转化反应
D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g
13．（2024春 盐城期末）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．a为电源负极
B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O+10e﹣═12H+
D．若转移1mol电子，可获得标准状况下11.2LH2
14．（2024 江苏二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解池工作时，OH﹣由右室通过隔膜向左室移动
B．M为电解池的阳极
C．N电极上发生的反应：CH3（CH2）7NH2+4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O
D．电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原
15．（2024春 南通期末）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中，H+通过交换膜从右往左迁移
B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度
C．金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH﹣6e﹣═2NH3+6CH3O﹣
D．理论上合成1mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27g
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 姑苏区期末）工业废水中的重金属离子和会导致环境污染危害人体健康，可用以下方法去除。
（1）“还原沉淀法”是处理含和工业废水的一种常用方法，向废水中加入Na2SO3或Fe等还原剂可将Cr（Ⅵ）还原为低毒性Cr3+，再调节溶液pH使Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀除去。
①酸性废水中Na2SO3将Cr（Ⅵ）还原为Cr3+的离子方程式为 。
②其他条件相同，在不改变所加铁屑总量的情况下，加入烟道灰（细小的活性炭），可增大Cr（Ⅵ）的去除率，其原因是 。
③为提高铁炭混合物处理效果常通入少量空气，反应过程中废水pH随时间变化如图所示。反应进行15min后溶液pH缓慢下降的原因可能是 。
（2）利用微生物电化学法可有效处理含有机物和Cr（Ⅵ）的酸性废水，其工作原理如图所示。
①若甲池废水中的有机物是C6H12O6，产生0.6mol CO2时，理论上乙池中H+的物质的量减少 。
②温度常控制在30℃左右，温度过高，Cr（Ⅵ）的去除率低的原因是 。
17．（2024 金坛区二模）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，利用萨巴落尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①右侧流程中，化合价发生改变的元素有 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g）ΔH＝+44kJ mol﹣1，则：CO2+4H2CH4+2H2O ΔH＝ 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）如图所示。（法拉第效率：FE%
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 。
（4）ZnO有棒状ZnO（r﹣ZnO）、片状ZnO（p﹣ZnO）两种。均可用作CO2选择性加氢转化为CH3OH的催化剂。在ZnO催化剂存在F2将CO2与H2混合，同时发生以下两个反应：
反应ⅠCO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣53.7kJ/mol
反应ⅡCO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ/mol
控制一定的CO2和H2初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据（其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比）
已知：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝32kJ mol﹣1，r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝54kJ mol﹣1。
①在280﹣320℃范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，CH3OH与CO的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 ；
②在280﹣320℃范围内，比较图a和图b两种ZnO催化剂催化CO2加氢性能，说明在CO2加氢合成甲醇时优先选用p﹣ZnO催化剂的原因： 。
18．（2024 江苏二模）焦磷酸铜盐、柠檬酸铜盐是工业常用的铜电镀液。
（1）以酸性CuSO4溶液作电镀液时，镀铜效果不佳。原因：①溶液中的和电解过程中产生的少量Cu+影响镀层光亮度；② 。
（2）控制铜电镀液pH在8～8.5之间，采用电解法可得到均匀光亮的铜镀层。
①配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生如下转化：CuSO4（aq）Cu2P2O7（s）K6[Cu（P2O7）2]（aq）
具体操作：向含0.1mol CuSO4的溶液中加入含 mol K4P2O7溶液，过滤， ，再加入计算量的K4P2O7至沉淀溶解。
②上述配制的K6[Cu（P2O7）2]溶液中可能会存在少量Cu+。需向溶液中加入H2O2充分反应，再加入柠檬酸晶体。加入柠檬酸晶体的目的是 。
（3）在塑料件上镀铜时需要首先对塑料件进行预处理，使其表面覆盖一层铜膜。涉及反应：HCHO+Cu（OH）2+OH﹣＝HCOO﹣+Cu+2H2O。补充完整在塑料件上镀铜的实验方案：向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液， ，将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片 ，通电一段时间。（实验中须使用的试剂和设备：NaOH溶液、HCHO溶液，K6[Cu（P2O7）2]溶液、Cu片；如图所示电解池）
19．（2024 江苏模拟）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：，利用萨巴蒂尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①上述流程中，化合价发生改变的元素有 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，则： ΔH＝ 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
①用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 。
②向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时混合气体中含碳物质（CH4、CO2、CO）的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）
如图所示。（法拉第效率：）
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 。
20．（2024 高邮市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
（1）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意如图﹣1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图﹣2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 。
（2）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式： 。
（3）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图﹣3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图﹣4所示。
①X为 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 。
期末核心考点 原电池与电解池
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2024春 徐州期末）碱性锌锰电池的总反应为．Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是（ ）
A．电池工作时，MnO2发生还原反应
B．电池工作时，OH﹣通过隔膜向负极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1mol MnOOH，转移电子数目约为2×6.02×1023
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O＝ZnO+2MnOOH，Zn发生失电子的反应生成ZnO、为负极，MnO2发生得电子的还原反应生成MnOOH、为正极，负极反应式为Zn﹣2e﹣+2OH﹣＝ZnO+H2O，正极反应式为MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣，放电时阴离子移向负极，阳离子移向正极，据此分析解答。
【解答】解：A．电池工作时，MnO2发生得电子的还原反应生成MnOOH，故A正确；
B．放电时阴离子移向负极，即OH﹣通过隔膜向负极移动，故B正确；
C．环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；
D．正极反应式为MnO2+H2O+e﹣═MnOOH+OH﹣，则每生成1mol MnOOH，转移电子1mol，电子数目为6.02×1023，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查原电池工作原理，侧重分析判断能力和运用能力考查，明确电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
2．（2024春 铜山区期末）铅蓄电池放电时的工作原理可表示为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，其构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，H+移向PbO2极移动
B．电池工作时，负极质量减小
C．电池工作时，PbO2发生氧化反应
D．每生成1mol PbSO4，转移电子数为2×6.02×1023
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O，据此分析解题。
【解答】解：由题干铅蓄电池的工作原理可知，放电时，Pb为负极，电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，PbO2为正极，电极反应为：PbO2+4H+2e﹣＝PbSO4+2H2O；
A．电池放电时，阳离子移向正极，由分析可知，Pb为负极，PbO2为正极，故H+移向PbO2极移动，故A正确；
B．由分析可知，放电时，负极电极反应为：Pb﹣2e﹣PbSO4，故负电极质量增大，故B错误；
C．电池工作时，PbO2作正极，得电子发生还原反应，故C错误；
D．由PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O可知，每生成2mol PbSO4，转移2mol电子，故每生成1mol PbSO4，转移电子数为6.02×1023，故D错误；
故选：A。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
3．（2024春 高邮市期末）铅蓄电池放电的反应为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，PbO2发生氧化反应
B．电池工作时，H+通过隔膜向负极移动
C．电池工作时，负极的电极反应方程式为
D．反应中每生成1mol PbSO4，转移电子数为2mol
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】铅蓄电池工作时，负极上Pb发生失电子的氧化反应生成PbSO4，负极反应式为Pb﹣2e﹣PbSO4，正极上PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4，正极反应式为PbO22e﹣+4H+═PbSO4+2H2O，原电池工作时阳离子移向正极、阴离子移向负极，据此解答解答。
【解答】解：A．电池工作时，PbO2发生还原反应生成PbSO4，故A错误；
B．电池工作时，H+通过隔膜向正极移动，阴离子移向负极，故B错误；
C．电池工作时，负极反应式为Pb﹣2e﹣PbSO4，故C正确；
D．总反应为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，转移电子2e﹣，即每生成1mol PbSO4，转移电子数为1mol，故D错误；
故选：C。
【点评】本题考查了铅蓄电池工作原理，侧重考查学生的分析能力和灵活运用能力，把握原电池的工作原理及电极反应式是解答关键，题目难度不大。
4．（2021秋 海陵区月考）利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用．下列说法正确的是（ ）
A．氯碱工业中，X 电极上反应式是 4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2+浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜
D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁
【专题】电化学专题．
【分析】A、依据电源正负极确定电解池中x为阳极，氯碱工业电解的是饱和食盐水，溶液中氯离子失电子；
B、电解精炼铜溶液中铜离子浓度减少；
C、铁片上镀铜时阴极为铁片；
D、金属镁是电解熔融的氯化镁制得的．
【解答】解：A、氯碱工业中，X电极连接电源正极，为电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故A错误；
B、电解精炼铜时，粗铜做阳极含有铁、锌、镍等活泼金属，精铜做阴极，电解过程中电子守恒，溶液中的铜离子浓度减少，故B错误；
C、在铁片上镀铜时，铁片做阴极为Y电极，铜做阳极为X电极，故C错误；
D、金属镁是电解熔融的氯化镁，镁阴极得到电子析出，水溶液中镁离子不放电，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了氯碱工业，电解精炼铜，电镀铜，冶炼镁等几种工业制备的原理应用，熟练掌握电解原理是解题关键．
5．（2023秋 天宁区期末）一种微生物电解生产甲烷的装置如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．电极A应与电源的负极相连
B．电极B上的反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O
C．提高温度一定能提高电解反应的速率
D．电解时H+通过质子交换膜移向电极A
【专题】电化学专题．
【分析】A．电极A上，C6H12O6生成CO2，C元素化合价升高，失去电子，电极A为阳极；
B．由图可知，电极B上CO2得电子生成CH4；
C．温度过高，微生物会变形死亡；
D．电解池中阳离子移向阴极。
【解答】解：A．电极A上，C6H12O6生成CO2，C元素化合价升高，失去电子，电极A为阳极，与电源正极相连，故A错误；
B．由图可知，电极B上CO2得电子生成CH4，电极反应式为：CO2+8e﹣+8H+＝CH4+2H2O，故B正确；
C．温度过高，微生物会变形死亡，不会提高电解反应的速率，故C错误；
D．电解池中阳离子移向阴极，故电解时H+通过质子交换膜移向电极B，故D错误；
故选：B。
【点评】本题考查电解原理应用，关键是理解电解池工作原理，正确判断电极，正确书写电极反应式，题目侧重考查学生观察能力、分析能力、综合运用知识的能力，题目难度中等。
6．（2024 江苏模拟）以LiAlCl4为离子导体的铝一磷酸铁锂电池，该电池放电时Li+嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示，下列关于电池放电时的说法不正确的是（ ）
A．化学能转化为电能
B．电极Al作负极
C．Li+透过离子交换膜从右向左迁移
D．正极的电极反应：
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】结合题意，铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合形成Al2，同时锂离子向左移动，嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极，以此解题。
【解答】解：结合题意，铝电极，铝失去电子形成铝离子，铝离子结合形成Al2，同时锂离子向左移动，嵌入Li1﹣xFePO4形成LiFePO4，则铝电极为负极，左侧电极为正极；
A．该装置为原电池，可以将化学能转化为电能，故A正确；
B．由分析可知，电极Al作负极，故B正确；
C．由分析可知，Li+透过离子交换膜从右向左迁移，故C正确；
D．正极发生还原反应，电极反应为：，故D错误；
故选：D。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生原电池的掌握情况，试题难度中等。
7．（2024春 邗江区期末）为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法不正确的是（ ）
A．阴极反应：2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极方向移动
C．阳极反应：2HCHO﹣2e﹣+2H2O＝2HCOO﹣+4H++H2↑
D．相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，b极碳元素化合价升高失电子，故b极为阳极，电极反应式为2HCHO﹣2e﹣+4OH﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O，a极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，据此作答。
【解答】解：A．a极为阴极，电极反应式为2H2O+2e﹣＝2OH﹣+H2↑，故A正确；
B．电解时OH﹣通过阴离子交换膜向b极（阳极）方向移动，故B正确；
C．b极为阳极，电极反应式为2HCHO﹣2e﹣+4OH﹣＝2HCOO﹣+H2↑+2H2O，故C错误；
D．用该方法转移2mol电子生成2mol氢气，传统电解水转移2mol电子生成1mol氢气，故D正确；
故选：C。
【点评】本题考查电解原理，题目难度中等，能依据图象和信息准确判断阴阳极是解题的关键。
8．（2024秋 南京期末）由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象 A上有气体产生 B的质量增加 二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是（ ）
A．装置甲中正极的电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑
B．装置乙中B为负极
C．四种金属的活泼性强弱顺序为：C＞B＞A＞D
D．装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+
【专题】电化学专题．
【分析】A．电极A为正极，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气；
B．B的质量增加，则装置乙中正极铜离子得电子生成铜；
C．原电池中一般负极比正极活泼；
D．二价金属A不断溶解，则装置甲中A为负极。
【解答】解：A．电极A为正极，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气，电极反应式是：2H++2e﹣＝H2↑，故A正确；
B．B的质量增加，则装置乙中B为正极，铜离子得电子生成铜，其电极反应式是Cu2++2e﹣═Cu，故B错误；
C．装置甲中A为正极，则金属活动性：B＞A，装置乙中B为正极，则金属活动性：C＞B，装置丙中A为负极，则金属活动性：A＞D，故四种金属活动性由强到弱的顺序是C＞B＞A＞D，故C正确；
D．二价金属A不断溶解，则装置甲中A为负极，装置丙中负极电极反应式为：A﹣2e﹣＝A2+，故D正确；
故选：B。
【点评】本题考查原电池，侧重考查学生原电池原理的掌握情况，试题难度中等。
9．（2024 海陵区模拟）近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．该装置工作过程中化学能转化为电能
B．CO2甲烷化的反应式为CO2+8H+﹣8e﹣═CH4+2H2O
C．工作过程中阴极区溶液的pH减小
D．处理有机物[（CH2O）n]产生标准状况下112m3的CH4则理论上导线中通过的电子的物质的量为4×104mol
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】该装置为电解池，由图可知，右侧电极上CO2得电子生成CH4，左侧电极上有机物发生失电子的氧化反应生成CO2，则右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，若有机物为（CH2O）n，阳极反应式为（CH2O）n﹣4ne﹣+nH2O＝nCO2+4H+，据此分析解答。
【解答】解：A．该装置为电解池，将电能转化为化学能，故A错误；
B．右侧电极上CO2得电子生成CH4，CO2甲烷化的反应式为CO2+8H++8e﹣═CH4+2H2O，故B错误；
C．阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，则工作过程中阴极区溶液的pH增大，故C错误；
D．阴极反应式为CO2+8e﹣+8H+═CH4+2H2O，转移电子n（e﹣）＝8n（CH4）＝84×104mol，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查电解原理的应用，侧重分析判断能力和运用能力考查，把握电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
10．（2024春 江苏期末）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，电子由电极b经外电路流向电极a
B．电极a的电极反应式为
C．当有0.2mol H+通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗O2的体积为1.12L
D．验证生成CH3CHO的操作：取反应后的左室溶液，加入新制Cu（OH）2，加热，观察现象
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图，氧气得到电子发生还原反应：，则b为正极，乙烯失去电子发生氧化反应：，a为负极；
【解答】解：A．放电时，电子由负极a经过外电路流向正极b，故A错误；
B．a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：，故B正确；
C．没有说明是否是标况条件，不确定消耗氧气的体积，故C错误；
D．乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量NaOH调节溶液为碱性，然后再加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，观察现象，故D错误；
故选：B。
【点评】本题主要考查燃料电池等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
11．（2024春 南京期末）我国科学家用图所示装置将CO2转化为甲酸（HCOOH），Bi电极表面的纳米片层结构形成了空腔，可有效抑制OH﹣、H+的扩散。已知：电解效率。下列说法正确的是（ ）
A．电子从电源的a极流出
B．Pt﹣Ti电极反应为
C．一段时间后，Bi电极表面纳米片层结构内的溶液pH比其他区域低
D．若Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）气体时，生成1.83mol HCOOH，则HCOOH的电解效率为91.5%
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】右侧Bi电极上，CO2得电子转化为HCOOH，故右侧为阴极，b为电源负极，则a为电源正极，左侧Pt﹣Ti电极为阳极，溶液是硫酸溶液，阳极H2O失电子生成O2，据此进行解答。
【解答】解：A．b为电源负极，电子从电源负极b流出，故A错误；
B．左侧Pt﹣Ti电极为阳极，溶液是硫酸溶液，阳极H2O失电子生成O2，电极反应为2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，故B错误；
C．Bi电极上，CO2得电子转化为HCOOH，电极反应式为CO2+2H++2e﹣＝HCOOH，消耗氢离子，纳米片层结构内溶液pH会偏高，故C错误；
D．Pt﹣Ti电极产生22.4L（标准状况）O2时，即1mol O2，转移电子4mol，可生成HCOOH为2mol，实际生成1.83mol HCOOH，故电解效率为91.5%，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查新型充放电电池的工作原理，为高频考点，侧重学生分析能力和灵活运用能力的考查，题目难度中等。
12．（2024 南京模拟）镍离子（Ni2+）和钴离子（Co2+）性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH﹣，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是（ ）
A．电流方向：n→N→M→m
B．石墨M电极的电极反应式为Co2++2e﹣＝Co
C．水解离出的OH﹣可以抑制Ⅱ室中的转化反应
D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】该装置为电解池，氢离子向右移动，则N为阴极，n为负极，M为阳极，m为正极，以此解题。
【解答】解：A．根据双极膜中水解离生成的H+、OH﹣的迁移方向，可以判断石墨M是阳极、石墨N是阴极，电流方向：m→M→N→n，故A错误；
B．该装置为电解池，氢离子向右移动，则N为阴极，n为负极，M为阳极，电极反应为：2Cl﹣﹣2e﹣＝Cl2↑，故B错误；
C．Ⅱ室中发生转化：Ni2++2CH3COCH2COCH3 Ni（CH3COCHCOCH3）2+2H+，水解离出的OH﹣与H+反应，促进Ni2+的转化，故C错误；
D．导线中流过1mol电子，Ⅰ室移入Ⅱ室Ni2+和Co2+总物质的量为0.5mol，同时有0.5mol氯气生成，镍、钴的相对原子质量都近似为59，Ⅰ室质量约减少65g，Ⅲ室中阴极反应消耗的H+由水解离出的H+等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为65g，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
13．（2024春 盐城期末）研究表明以N2为氮源电解可直接制备HNO3，其原理如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．a为电源负极
B．电解一段时间后，阴极区溶液pH降低
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O+10e﹣═12H+
D．若转移1mol电子，可获得标准状况下11.2LH2
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】A．左边电极N2失去电子变为，则该电极为阳极，a为电源正极；
B．阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣，因此电解一段时间后，阴极区溶液pH升高；
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O﹣10e﹣═12H+；
D．由阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣可知，若转移1mol电子，可获得标准状况下0.5mol H2。
【解答】解：A．左边电极N2失去电子变为，则该电极为阳极，a为电源正极，故A错误；
B．阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣，因此电解一段时间后，阴极区溶液pH升高，故B错误；
C．电解时阳极电极反应式为N2+6H2O﹣10e﹣═12H+，故C错误；
D．由阴极电极反应式为2H2O+2e﹣＝H2+2OH﹣可知，若转移1mol电子，可获得标准状况下0.5mol H2，体积为11.2L，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
14．（2024 江苏二模）一种以NaOH为介质电催化还原CO2的工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解池工作时，OH﹣由右室通过隔膜向左室移动
B．M为电解池的阳极
C．N电极上发生的反应：CH3（CH2）7NH2+4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O
D．电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由图可知，该装置为电解池，M电极上CO2发生得电子的还原反应生成HCOO﹣，N电极上CH3（CH2）7NH2发生失电子的氧化反应生成CH3（CH2）6CN，则M电极为阴极，N电极为阳极，阴极反应式为CO2+2e﹣+H2O＝HCOO﹣+OH﹣，阳极反应式为CH3（CH2）7NH2﹣4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O，据此分析解答。
【解答】解：A．由上述分析可知，M电极为阴极，N电极为阳极，则电解池工作时，OH﹣由左室通过隔膜向右室移动，故A错误；
B．M电极为阴极，N电极为阳极，故B错误；
C．N电极为阳极，阳极反应式为CH3（CH2）7NH2﹣4e﹣+4OH﹣═CH3（CH2）6CN+4H2O，故C错误；
D．阴极反应式为CO2+2e﹣+H2O＝HCOO﹣+OH﹣，则电路中通过2mole﹣时，理论上有1mol CO2被还原，故D正确；
故选：D。
【点评】本题考查电解原理的应用，侧重分析判断能力和运用能力考查，把握电极判断、电极反应及反应式书写是解题关键，题目难度不大。
15．（2024春 南通期末）科研工作者用金催化电极实现了常温、常压条件下合成氨，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中，H+通过交换膜从右往左迁移
B．LiCF3SO3的主要作用是降低NH3的溶解度
C．金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH﹣6e﹣═2NH3+6CH3O﹣
D．理论上合成1mol NH3，左室Na2SO4溶液质量减少27g
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】由图可知，该装置为电解池，金催化电极上N2被还原为NH3，发生还原反应，则金催化电极为阴极，电极反应式为：N2+6CH3OH+6e﹣═2NH3+6CH3O﹣，惰性电极为阳极，电极反应式为：2H2O﹣4e﹣＝O2↑+4H+，据此分析。
【解答】解：A．由分析知，金催化电极为阴极，阳离子移向阴极，电解过程中，H+通过交换膜从左往右迁移，故A错误；
B．LiCF3SO3为电解质溶液，没有参与反应，主要作用均为增强溶液导电性，故B错误；
C．由分析知，金催化电极的电极反应式：N2+6CH3OH+6e﹣═2NH3+6CH3O﹣，故C错误；
D．理论上合成1mol NH3，转移3mol电子，左室Na2SO4溶液减少mol水，其质量为27g，故D正确；
故选：D。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，为高频考点，题目难度不大。
二．解答题（共5小题）
16．（2024春 姑苏区期末）工业废水中的重金属离子和会导致环境污染危害人体健康，可用以下方法去除。
（1）“还原沉淀法”是处理含和工业废水的一种常用方法，向废水中加入Na2SO3或Fe等还原剂可将Cr（Ⅵ）还原为低毒性Cr3+，再调节溶液pH使Cr3+转化为Cr（OH）3沉淀除去。
①酸性废水中Na2SO3将Cr（Ⅵ）还原为Cr3+的离子方程式为 。
②其他条件相同，在不改变所加铁屑总量的情况下，加入烟道灰（细小的活性炭），可增大Cr（Ⅵ）的去除率，其原因是 烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率 。
③为提高铁炭混合物处理效果常通入少量空气，反应过程中废水pH随时间变化如图所示。反应进行15min后溶液pH缓慢下降的原因可能是 溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降 。
（2）利用微生物电化学法可有效处理含有机物和Cr（Ⅵ）的酸性废水，其工作原理如图所示。
①若甲池废水中的有机物是C6H12O6，产生0.6mol CO2时，理论上乙池中H+的物质的量减少 5.6mol 。
②温度常控制在30℃左右，温度过高，Cr（Ⅵ）的去除率低的原因是 温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢 。
【专题】电化学专题；理解与辨析能力．
【分析】（1）①酸性条件下，具有强氧化性，具有还原性，将氧化为，自身被还原为Cr3+；
②烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率；
③反应进行15min后，溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+；
（2）①甲池中C6H12O6转化为CO2，C元素化合价从0价升高到+4价，产生0.6mol CO2时，转移电子0.6mol×4＝2.4mol。乙池中转化为Cr3+，Cr元素化合价从+6价降低到+3价；
②乙池电极反应为，消耗H+的物质的量为0.4mol×14＝5.6mol；温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢。
【解答】解：（1）①酸性条件下，具有强氧化性，具有还原性，将氧化为，自身被还原为Cr3+，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式：，
故答案为：；
②烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率；，
故答案为：烟道灰表面积大，吸附性强，能吸附Cr（Ⅵ），增大其与铁屑的接触面积，加快反应速率，提高Cr（Ⅵ）去除率；
③反应进行15min后，溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降，
故答案为：溶液中Fe2+被空气中氧气氧化为Fe2+，Fe2+水解产生H+，使溶液pH缓慢下降；
（2）①甲池中C6H12O6转化为CO2，C元素化合价从0价升高到+4价，产生0.6mol CO2时，转移电子0.6mol×4＝2.4mol。乙池中转化为Cr3+，Cr元素化合价从+6价降低到+3价，根据得失电子守恒，消耗的物质的量为，
故答案为：5.6mol；
②乙池电极反应为，消耗H+的物质的量为0.4mol×14＝5.6mol；温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢，导致Cr（Ⅵ）去除率低，
故答案为：温度过高，微生物活性降低，反应速率减慢。
【点评】本题考查电化学，侧重考查学生电解池的掌握情况，试题难度中等。
17．（2024 金坛区二模）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：CO2+4H2CH4+2H2O，利用萨巴落尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①右侧流程中，化合价发生改变的元素有 C、H、O 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g）ΔH＝+44kJ mol﹣1，则：CO2+4H2CH4+2H2O ΔH＝ ﹣164.9kJ/mol 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）如图所示。（法拉第效率：FE%
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低 。
（4）ZnO有棒状ZnO（r﹣ZnO）、片状ZnO（p﹣ZnO）两种。均可用作CO2选择性加氢转化为CH3OH的催化剂。在ZnO催化剂存在F2将CO2与H2混合，同时发生以下两个反应：
反应ⅠCO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣53.7kJ/mol
反应ⅡCO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ/mol
控制一定的CO2和H2初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据（其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比）
已知：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝32kJ mol﹣1，r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能Ea＝54kJ mol﹣1。
①在280﹣320℃范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，CH3OH与CO的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低 ；
②在280﹣320℃范围内，比较图a和图b两种ZnO催化剂催化CO2加氢性能，说明在CO2加氢合成甲醇时优先选用p﹣ZnO催化剂的原因： p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快 。
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】（1）根据化学反应中元素化合价的变化，发生的主要反应为CO2+4H2CH4+2H2O和2H2O2H2↑+O2↑，进行分析；
（2）根据燃烧热和盖斯定律计算反应的焓变；
（3）根据电解过程中电极反应，阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和和法拉第效率的定义进行分析；
（4）根据催化剂的活性和反应的热力学性质进行分析。
【解答】解：（1）①在上述流程中，发生的主要反应为CO2+4H2CH4+2H2O和2H2O2H2↑+O2↑，故化合价发生改变的元素有C、H、O，
故答案为：C、H、O；
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，则反应为H2（g）O2（g）＝H2O（l）ΔH＝﹣285.8kJ/mol，反应Ⅱ为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol，令反应Ⅲ为H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，由反应Ⅰ×4﹣反应Ⅱ+反应Ⅲ×3得CO2+4H2CH4+2H2O，ΔH＝2×（﹣285.8kJ/mol）﹣（﹣890.3kJ/mol）+2×44kJ/mol＝﹣164.9kJ/mol，
故答案为：﹣164.9kJ/mol；
（2）由图知，催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应，所以若用D2代替H2，生成的水中含有H2O、D2O、HDO，
故答案为：催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应；
（3）①由图知，当电解电压为U5时，N2和法拉第效率各为49%，两者的物质的量之比为1：1，则阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和的电极反应式为3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O，
故答案为：3CO（NH2）2﹣24e﹣+32OH﹣＝ 32N2↑+222H2O；
②由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低，
故答案为：由于电流密度较大时，阳极产生的NO2浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低；
（4）①生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低，
故答案为：生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，在280～320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，平衡逆向移动，导致温度升高甲醇的选择性降低
②催化剂只影响速率而不能改变平衡，图中数据不是达到平衡后测得的数据，而是反应相同时间测得的数据，p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快，因此选用p﹣ZnO催化剂使反应Ⅰ速率快，在相同时间内生成的甲醇多，
故答案为：p﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能比r﹣ZnO表面合成CH3OH的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快。
【点评】本题主要考查了化学反应中元素化合价的变化、燃烧热和盖斯定律的应用、电解过程中电极反应的理解以及催化剂的活性对反应的影响。完成此题，需要从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。通过理解这些知识点，可以更好地掌握化学反应的基本原理和催化剂的作用。
18．（2024 江苏二模）焦磷酸铜盐、柠檬酸铜盐是工业常用的铜电镀液。
（1）以酸性CuSO4溶液作电镀液时，镀铜效果不佳。原因：①溶液中的和电解过程中产生的少量Cu+影响镀层光亮度；② 酸性过强，使H+和Cu2+在阴极竞争放电生成氢气，不利于铜在镀件表面析出 。
（2）控制铜电镀液pH在8～8.5之间，采用电解法可得到均匀光亮的铜镀层。
①配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生如下转化：CuSO4（aq）Cu2P2O7（s）K6[Cu（P2O7）2]（aq）
具体操作：向含0.1mol CuSO4的溶液中加入含 0.05 mol K4P2O7溶液，过滤， 用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀 ，再加入计算量的K4P2O7至沉淀溶解。
②上述配制的K6[Cu（P2O7）2]溶液中可能会存在少量Cu+。需向溶液中加入H2O2充分反应，再加入柠檬酸晶体。加入柠檬酸晶体的目的是 调节电镀液的pH；将氧化生成的Cu2+转化为柠檬酸铜盐 。
（3）在塑料件上镀铜时需要首先对塑料件进行预处理，使其表面覆盖一层铜膜。涉及反应：HCHO+Cu（OH）2+OH﹣＝HCOO﹣+Cu+2H2O。补充完整在塑料件上镀铜的实验方案：向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液， 边搅拌边加入NaOH溶液至过量，再加入一定量的甲醛溶液，充分反应 ，将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片 与图示电解池中Y极相连，将铜片与X极相连，加入K6[Cu（P2O7）2] ，通电一段时间。（实验中须使用的试剂和设备：NaOH溶液、HCHO溶液，K6[Cu（P2O7）2]溶液、Cu片；如图所示电解池）
【分析】（1）酸性过强，会使H+在阴极与Cu2+竞争电子，从而降低铜的沉积速率；
（2）①根据配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生的转化关系作答；
②柠檬酸晶体可与金属离子（如Cu2+）形成更稳定的配合物，同时，柠檬酸也可起到调节溶液pH的作用，有利于K6[Cu（P2O7）2]的稳定存在；
（3）HCHO与Cu（OH）2在碱性条件下反应，使塑料片表面覆盖一层铜膜；电镀时，待镀塑料片作阴极，以Cu片作为阳极，从而实现塑料件上镀铜。
【解答】解：（1）酸性过强，即pH值过低，会使H+在阴极放电的可能性增加，与Cu2+竞争电子，从而降低铜的沉积速率，并且可能导致镀层疏松、多孔，
故答案为：酸性过强，使H+和Cu2+在阴极竞争放电生成氢气，不利于铜在镀件表面析出；
（2）①根据配制K6[Cu（P2O7）2]溶液过程中主要发生的转化知，2CuSO4+K4P2O7＝Cu2P2O7↓+K2SO4，然后Cu2P2O7与过量的K4P2O7反应生成K6[Cu（P2O7）2]，根据第一个反应方程式知，CuSO4为0.1mol 时，K4P2O7为0.05mol，恰好生成Cu2P2O7沉淀，用蒸馏水洗涤，当最后一次洗涤液中无硫酸根时，则洗涤干净，即用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀，则洗涤干净，
故答案为：0.05；用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液中加入BaCl2溶液无沉淀；
②加入柠檬酸晶体的是其与溶液中的金属离子（如Cu2+）形成稳定的配合物，从而起到掩蔽金属离子的作用，防止金属离子对溶液中其他成分或后续反应产生干扰。同时，柠檬酸也可起到调节溶液pH的作用，使溶液处于一个相对稳定的酸碱环境，有利于K6[Cu（P2O7）2]的稳定存在，防止其发生水解等副反应，
故答案为：调节电镀液的pH；将氧化生成的Cu2+转化为柠檬酸铜盐；
（3）向装有塑料片的烧杯中加入CuSO4溶液，再加入过量的NaOH溶液，搅拌均匀，然后逐滴加入HCHO溶液，反应一段时间。这一步是利用CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成Cu（OH）2，HCHO与Cu（OH）2在碱性条件下反应，使塑料片表面覆盖一层铜膜；将预处理后的塑料片从烧杯中取出并洗净后，将待镀塑料片放入电解池中作为阴极，以Cu片作为阳极，加入K6[Cu（P2O7）2]溶液作为电解液，通电一段时间，这样在电解作用下，溶液中的铜离子在阴极（塑料片）上得到电子析出铜，实现塑料件上镀铜，
故答案为：边搅拌边加入NaOH溶液至过量，再加入一定量的甲醛溶液，充分反应；与图示电解池中Y极相连，将铜片与X极相连，加入K6[Cu（P2O7）2]。
【点评】考查了电解池原理、配合物知识、实验操作与方案设计、氧化还原反应，是常考考点，难度中等。
19．（2024 江苏模拟）载人航天器中用萨巴蒂尔（Sabatier）反应将CO2转化为CH4和H2O，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。
（1）萨巴蒂尔反应为：，利用萨巴蒂尔反应再生制氧气的大体流程如图所示。
①上述流程中，化合价发生改变的元素有 C、H、O 。
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，则： ΔH＝ ﹣164.9kJ mol﹣1 。
（2）萨巴蒂尔反应在300﹣400℃时转化率较高，副反应主要有：CO2（g）+2H2（g）＝CO（g）+H2O（g） ΔH＝+41.2kJ mol﹣1，Ni﹣ZrO2催化CO2加H2制CH4的反应历程如图所示。
①用D2代替H2，通过检测生成的水中含有H2O、D2O、HDO，可能的原因有 历程中反应是可逆反应 。
②向恒压、密闭容器中通入1mol CO2和4mol H2，平衡时混合气体中含碳物质（CH4、CO2、CO）的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大 。
（3）一种铜基催化KOH、尿素[CO（NH2）2]无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率（FE%）
如图所示。（法拉第效率：）
①当电解电压为U5时，阳极同时生成N2和的电极反应式为： 。
②不同电流密度下，阴极产物H2的法拉第效率和H2的生成速率如图所示。电流密度大于100mA cm﹣2时，H2的法拉第效率降低的原因可能是： 电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子 。
【专题】电化学专题；分析与推测能力．
【分析】由流程图知，宇航员呼出CO2气体，将CO2气体进行富集，在萨巴蒂尔反应器中发生反应，再将生成的H2O进行电解，得到氢气和氧气，氢气回到萨巴蒂尔反应器中循环使用，氧气则供给宇航员进行呼吸，据此回答。
【解答】解：（1）①在上述流程中，发生的主要反应为和，故化合价发生改变的元素有C、H、O，
故答案为：C、H、O；
②已知H2和CH4的燃烧热分别是﹣285.8kJ mol﹣1，﹣890.3kJ mol﹣1，则反应I为，反应为CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（l）ΔH＝﹣890.3kJ/mol，令反应为H2O（l）＝H2O（g） ΔH＝+44kJ mol﹣1，由反应I×4﹣反应+反应×3得，ΔH＝2×（﹣285.8kJ/mol）﹣（﹣890.3kJ/mol）+2×44kJ/mol＝﹣164.9kJ/mol，
故答案为：﹣164.9kJ mol﹣1；
（2）①由图知，由于历程中反应是可逆反应，故若用D2代替H2，生成的水中含有H2O、D2O、HDO，
故答案为：历程中反应是可逆反应；
②由（1）知主反应的ΔH＜0，由题知，副反应的ΔH＞0，则温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大，故温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大，
故答案为：温度低于600℃时，温度升高，主反应的ΔH＜0，平衡正向进行程度减小，CO2浓度增大；副反应的ΔH＞0，平衡正向进行程度增大，CO2浓度减小；主反应的影响大于副反应，剩余CO2物质的量增大；
（3）①由图知，当电解电压为U5时，N2和法拉第效率各为49%，两者的物质的量之比为1：1，则阳极由KOH和尿素[CO（NH2）2]同时生成N2和的电极反应式为，
故答案为：；
②由于电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子，使得H2的法拉第效率降低，
故答案为：电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子。
【点评】本题主要考查电解原理等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
20．（2024 高邮市模拟）电催化还原CO2是当今资源化利用二氧化碳的重点课题，常用的阴极材料有有机多孔电极材料、铜基复合电极材料等。
（1）一种有机多孔电极材料（铜粉沉积在一种有机物的骨架上）电催化还原CO2的装置示意如图﹣1所示。控制其他条件相同，将一定量的CO2通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如图﹣2所示。
①电解前需向电解质溶液中持续通入过量CO2的原因是 使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率 。
②控制电压为0.8V，电解时转移电子的物质的量为 2.8 mol。
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是 为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料 。
（2）一种铜基复合电极材料Au/Cu2O的制备方法：将一定量Cu2O分散至水与乙醇的混合溶液中，向溶液中逐滴滴加HAuCl4（一种强酸）溶液，搅拌一段时间后离心分离，得Au/Cu2O，溶液呈蓝色。写出Cu2O还原HAuCl4的离子方程式： 3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣ 。
（3）金属Cu/La复合电极材料电催化还原CO2制备甲醛和乙醇的可能机理如图﹣3所示。研究表明，在不同电极材料上形成中间体的部分反应活化能如图﹣4所示。
①X为 H++e﹣ 。在答题卡上相应位置补充完整虚线框内Y的结构。
②与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是 加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性 。
【专题】电化学专题．
【分析】电解前需要向电解质溶液中持续通入过量二氧化碳的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率，控制电压为0.8v，产生0.2mol氢气和0.2mol乙醇，根据电极反应方程式进行计算和配平，以此做题。
【解答】解：（1）①电解前需要向电解质溶液中持续通入过量二氧化碳的原因是使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率，
故答案为：使阴极表面尽可能被CO2附着，减少析氢反应的发生（减少氢离子在阴极上放电的几率），提高含碳化合物的产率；
②控制电压为0.8v，产生0.2mol氢气和0.2mol乙醇，根据电极反应2H++2e﹣＝H2↑，2CO2+12e﹣+12H+＝C2H5OH+3H2O，因此电解时转移电子的物质的量为0.4+2.4＝2.8mol，
故答案为：2.8；
③科研小组利用13CO2代替原有的CO2进行研究，其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料，
故答案为：为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料；
（2）Cu2O还原HAuCl4的离子方程式为：3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣；
故答案为：3Cu2O+6H++22Au+6Cu2++3H2O+8Cl﹣；
（3）①从过程分析，两步都与X反应，反应上两个氢原子，因此X为氢离子和一个电子，Y的结构如图：
故答案为：H++e﹣；
②图4可以得到，与单纯的Cu电极相比，利用Cu/La复合电极材料电催化还原CO2的优点是加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性；
故答案为：加快了生成乙醇与甲醛的速率，提高了乙醇的选择性。
【点评】本题主要考查电解池的工作原理，综合性强，难度较大。
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